CN115441772A - 一种异步电机软起动器触发角控制方法 - Google Patents

一种异步电机软起动器触发角控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种异步电机软起动器触发角控制方法，属软起动器控制领域，包括以下步骤：设计电机静止时的触发角–电压曲线；根据给定电压和触发角–电压曲线，计算出触发角，其中给定电压可按照线性曲线、指数曲线等设定曲线上升；当电流达到限流值时，退出触发角–电压曲线控制，保持触发角不变；当电流小于限流值时，触发角每隔一段时间减小固定角度，电流大于限流值，再次保持触发角不变，在限流过程中根据电流变化情况该步骤反复执行；当电流小于旁路电流阈值时，加大触发角减小步长。该方法可以按照给定电压和限流值发出合适的软起动器触发角。

Description

一种异步电机软起动器触发角控制方法
技术领域
本发明涉及软起动器领域，具体涉及异步电机软起动器的控制。
背景技术
软起动器已广泛应用于工频电机的轻载、空载起动场合。软起动器主电路采用晶闸管交流调压器，通过调整触发角改变输出电压，达到全压后用接触器将晶闸管旁路，进入旁路运行状态。相比于变频器，其成本低，但软起动器限制了起动电流，输出转矩较小，因此不宜于满载起动。
软起动是一种降压起动的异步电机起动方式。刚开始触发角较大，输出电压较小，随着触发角减小，输出电压逐渐增大，直至全压。触发角与输出电压的关系是非线性的，而且电机的励磁程度不同，触发角与输出电压的关系不同，因此，如何控制触发角是软起动器的一个难点。
发明内容
本发明的目的在于针对软起动器触发角控制难的问题，提供一种异步电机软起动器触发角控制方法，该方法可以按照给定电压和限流值发出合适的触发角。
为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：
提供一种异步电机软起动器触发角控制方法，包括以下步骤：
步骤1，设计电机静止时的触发角-电压曲线，设计方法为：触发角在120°~150°范围对应输出电压
Figure 147850DEST_PATH_IMAGE001
~0，该分段为线性关系，触发角
Figure 4948DEST_PATH_IMAGE002
，其中
Figure 699234DEST_PATH_IMAGE003
为期望输出的给定电压，
Figure 413112DEST_PATH_IMAGE001
为触发角120°对应的输出电压；以电机静止时的阻抗角
Figure 458429DEST_PATH_IMAGE004
为分段点，触发角在
Figure 853638DEST_PATH_IMAGE004
~120°范围内，触发角120°对应输出电压为
Figure 464748DEST_PATH_IMAGE005
，触发角
Figure 552790DEST_PATH_IMAGE006
时对应输出电压为全压，通过这两个点用余弦函数拟合触发角在
Figure 819823DEST_PATH_IMAGE004
~120°范围对应的输出电压；触发角在0°~
Figure 18723DEST_PATH_IMAGE004
范围内，该分段输出电压为全压。
步骤2，根据给定电压和步骤1中的触发角-电压曲线，计算出触发角，其中给定电压可按照线性曲线、指数曲线等设定曲线上升。
步骤3，当电流达到限流值时，退出步骤2中的触发角-电压曲线控制，保持触发角不变。
步骤4，当电流小于限流值时，触发角每隔一段时间减小固定角度，电流大于限流值，再次保持触发角不变，在限流过程中根据电流变化情况反复执行该步骤。
步骤5，当电流小于旁路电流阈值时，加大触发角减小步长。
步骤1中，电机静止时的阻抗角
Figure 484339DEST_PATH_IMAGE007
，其中
Figure 743282DEST_PATH_IMAGE008
为电机总漏感抗，
Figure 497612DEST_PATH_IMAGE009
为定子电阻，
Figure 296941DEST_PATH_IMAGE010
为转子电阻，在电机参数未知的情况下，无法求出电机静止时的阻抗角
Figure 820326DEST_PATH_IMAGE011
，此时在电机静止时，发出较小的电压，采样得到输入电压和输出电流，通过傅里叶分析计算出电压与电流基波的相差角，此角度即为电机静止时的阻抗角
Figure 250170DEST_PATH_IMAGE004
。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该方法可以按照给定电压和限流值发出合适的触发角。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种异步电机软起动器触发角控制方法其中一种实施方式的流程图；
图2为本发明提供的一条典型的电机静止时触发角-电压曲线。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
具体的实施步骤如下：
图1给出了本发明提供的一种异步电机软起动器触发角控制方法其中一种实施方式。包括以下步骤：
步骤1，设计电机静止时的触发角-电压曲线，设计方法为：触发角在120°~150°范围对应输出电压
Figure 288533DEST_PATH_IMAGE005
~0，该分段为线性关系，触发角
Figure 829236DEST_PATH_IMAGE002
，其中
Figure 472707DEST_PATH_IMAGE003
为期望输出的给定电压，
Figure 870190DEST_PATH_IMAGE001
为触发角120°对应的输出电压；以电机静止时的阻抗角
Figure 599112DEST_PATH_IMAGE011
为分段点，触发角在
Figure 740243DEST_PATH_IMAGE011
~120°范围内，触发角120°对应输出电压为
Figure 238221DEST_PATH_IMAGE001
，触发角
Figure 744288DEST_PATH_IMAGE006
时对应输出电压为全压，通过这两个点用余弦函数拟合触发角在
Figure 960506DEST_PATH_IMAGE011
~120°范围对应输出电压；触发角在0°~
Figure 905328DEST_PATH_IMAGE011
范围内，该分段输出电压为全压。
步骤2，根据给定电压和步骤1中的触发角-电压曲线，计算出触发角，其中给定电压可按照线性曲线、指数曲线等设定曲线上升。
步骤3，当电流达到限流值时，退出步骤2中的触发角-电压曲线控制，保持触发角不变。
步骤4，当电流小于限流值时，触发角每隔一段时间减小固定角度，电流大于限流值，再次保持触发角不变，在限流过程中根据电流变化情况反复执行该步骤。
步骤5，当电流小于旁路电流阈值时，加大触发角减小步长。
在步骤1中，电机静止时的阻抗角
Figure 257812DEST_PATH_IMAGE007
，其中
Figure 200360DEST_PATH_IMAGE012
为电机总漏感抗，
Figure 706471DEST_PATH_IMAGE013
为定子电阻，
Figure 127088DEST_PATH_IMAGE014
为转子电阻，在电机参数未知的情况下，无法求出电机静止时的阻抗角
Figure 599658DEST_PATH_IMAGE015
，此时在电机静止时，发出较小的电压，如触发角为120°，采样得到输入电压和输出电流，通过傅里叶分析计算出电压与电流基波的相差角，此角度即为电机静止时的阻抗角
Figure 509845DEST_PATH_IMAGE015
。
图2给出了本发明提供的一条典型的电机静止时触发角-电压曲线。经测试，触发角为120°时的输出电压为0.28pu，在120°~150°范围内，触发角
Figure 435076DEST_PATH_IMAGE016
。被测试电机静止时的阻抗角为75°，通过（0.28pu，120°）、（1pu，75°）这两点拟合余弦函数。触发角为0~75°，电压为全压。
虽然结合附图对发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。

Claims (2)

1.一种异步电机软起动器触发角控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，设计电机静止时的触发角-电压曲线，设计方法为：触发角在120°~150°范围对应输出电压
Figure 839560DEST_PATH_IMAGE001
~0，该分段为线性关系，触发角
Figure 947062DEST_PATH_IMAGE002
，其中
Figure 762571DEST_PATH_IMAGE003
为期望输出的给定电压，
Figure 440677DEST_PATH_IMAGE001
为触发角120°对应的输出电压；以电机静止时的阻抗角
Figure 734255DEST_PATH_IMAGE004
为分段点，触发角在
Figure 197729DEST_PATH_IMAGE004
~120°范围内，触发角120°对应输出电压为
Figure 918560DEST_PATH_IMAGE001
，触发角
Figure 83962DEST_PATH_IMAGE005
时对应输出电压为全压，通过这两个点用余弦函数拟合触发角在
Figure 181231DEST_PATH_IMAGE004
~120°范围对应的输出电压；触发角在0°~
Figure 482899DEST_PATH_IMAGE004
范围内，该分段输出电压为全压；
步骤2，根据给定电压和步骤1中的触发角-电压曲线，计算出触发角，其中给定电压可按照线性曲线、指数曲线等设定曲线上升；
步骤3，当电流达到限流值时，退出步骤2中的触发角-电压曲线控制，保持触发角不变；
步骤4，当电流小于限流值时，触发角每隔一段时间减小固定角度，电流大于限流值，再次保持触发角不变，在限流过程中根据电流变化情况反复执行该步骤；
步骤5，当电流小于旁路电流阈值时，加大触发角减小步长。
2.根据权利要求1所述的一种异步电机软起动器触发角控制方法，其特征在于，步骤1中，电机静止时的阻抗角
Figure 640211DEST_PATH_IMAGE006
，其中
Figure 536318DEST_PATH_IMAGE007
为电机总漏感抗，
Figure 906119DEST_PATH_IMAGE008
为定子电阻，
Figure 593452DEST_PATH_IMAGE009
为转子电阻，在电机参数未知的情况下，无法求出电机静止时的阻抗角
Figure 656086DEST_PATH_IMAGE004
，此时在电机静止时，发出较小的电压，采样得到输入电压和输出电流，通过傅里叶分析计算出电压与电流基波的相差角，此角度即为电机静止时的阻抗角
Figure 530501DEST_PATH_IMAGE010
。
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